一步步打造自己的linux命令行计算器

Posted 2021-01-12 QB杂货铺

相信很多人，在工作中会需要使用到计算器。一般的做法是，打开并使用系统自带的计算器。

这种做法可能对我来说，有如下几个问题。

• 太慢。每次需要打开计算器，然后改成编程模式，手工选择进制，再使用输入表达式进行计算。

• 需要切换窗口。编程时经常是在终端中，使用GUI计算器则意味着要离开终端，计算完毕再切换回来。

• 无法使用混合进制表达式。混合进制的意思是，在一个表达式中同时使用多种进制，如“0x10 * 10”表示十六进制的0x10乘以十进制的10。

如果以上有一条你也有同感的话，那么你也应该试一下，使用命令行计算器。

命令行计算器，调用bc

只需经过简单的搜索，便可以了解到，linux中原生提供了一个命令行计算器 GNU bc。

GNU bc支持高精度数字和多种数值类型（例如二进制、十进制、十六进制）的输入输出。

bc的交互式使用方式，运行bc，进入交互模式。在交互模式中输入表达式，回车即可获得结果。需要退出时输入quit退出即可。

bc的非交互式使用方式，通过管道将表达式传入。

使用效果如下

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ bc
bc 1.07.1
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006, 2008, 2012-2017 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty\'. 
1+2
3
quit
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ echo "1+2" | bc
3

OK，get到了命令行计算器的新技能了，但每次进入交互模式或者手工输入“echo 表达式 | bc ”都感觉略麻烦。那这个时候，就需要脚本，写个mycalc.sh好了

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ cat mycalc.sh
#!/bin/bash

echo "$@" | bc
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ ./mycalc.sh 1+2
3

再把mycalc.sh拷贝到可访问的目录下，如

sudo mv mycalc.sh /usr/bin

对于没有sudo权限的情况，那也可以变通下

mkdir -p ~/usr/bin

mv mycalc.sh ~/usr/bin

echo \'export PATH=$HOME/usr/bin:$PATH\' >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

再alias一个顺手的命令名，比如拼音jisuan

 echo "alias jisuan=\'mycalc.sh\'" >> ~/.bashrc

更多bc的用法，可以通过man bc查看，网上也有许多介绍资料。

解决进制问题

bc仍然需要手工指定进制，在表达式前，使用ibase参数和obase参数指定输入输出的进制。并且不支持混合进制，因为ibase每次只能指定一种进制。

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ echo "10+10" | bc
20
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ echo "ibase=16;10+10" | bc
32

但我们既然已经有了一个包装脚本mycalc.sh，那是不是可以把进制转换的工作交给它呢，当然可以。

我们可以让mycalc.sh先处理下表达式中的数字，约定0x开头为十六进制，不带前缀为十进制，0o开头为八进制，0b开头为二进制。

mycalc先将所有参数转换成统一的进制，如十进制，然后计算表达式的值，最终将结果再以多种进制的形式输出。这样我们就不同手工处理进制问题了。

至于输出，为了方便起见，可以多种进制一起输出，需要哪个用哪个即可

这里就不贴代码了，有兴趣可移步github https://github.com/zqb-all/smartbc，我们接着往下看，后面有更简单的方式。

使用示例

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ type jisuan
jisuan 是 `~/mywork/mygithub/smartbc/smartbc\' 的别名
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ jisuan 10+10
Original EQUATION: 10+10 
Decimal  EQUATION: 10+10
base2 : 10100
base8 : 24
base10: 20
base16: 14
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ jisuan 10+0x10
Original EQUATION: 10+0x10 
Decimal  EQUATION: 10+16
base2 : 11010
base8 : 32
base10: 26
base16: 1A

更好的实现，使用python

以上基于bc的计算器，已经可以满足我的需求了，也使用了一段时间。但其实还有更好的实现方式，使用python。

在命令行中，输入python，进入交互模式，即可像bc一样执行表达式，得到结果。更棒的是，原生支持混合进制，不需要自己写代码预处理表达式了。简单可靠。

代码及使用示例

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ type jisuan
jisuan 是 `~/.pycalc.py\' 的别名
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ cat ~/.pycalc.py 
#!/usr/bin/env python2

import sys

equation=sys.argv[1]
result=eval(equation)
if isinstance(result, (float)):
    print "Attention:only base10 is float, others change to int before type"
print "equation:",sys.argv[1]
print "base2 : ",str(bin(int(result)))
print "base8 : ",str(oct(int(result)))
print "base10: ",str((result))
print "base16: ",str(hex(int(result)))
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ jisuan 10+10
equation: 10+10
base2 :  0b10100
base8 :  024
base10:  20
base16:  0x14
zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ jisuan 10+0x10
equation: 10+0x10
base2 :  0b11010
base8 :  032
base10:  26
base16:  0x1a

更多输出格式

一般，输出十六进制，十进制，二进制三种结果就足够用了。但如果有特殊需求，也可自己拓展。

比如，当需要核对寄存器，检查某个bit时，一个个去数二进制的第19位，是很费眼睛的一件事。

这个时候就需要更加直观的输出，可以一眼看到某个bit是0还是1。

那好办，给二进制加上下标好了。如下

代码

#!/usr/bin/env python2

import sys

def formatBinString(num):
    result=\'bit:   \'
    result_index=\'index: \'
    num_len=len(num)
    if num_len > 32:
        return ""
    for i in num:
        num_len-=1
        result+=i
        result+=\' | \'
        result_index+=str(num_len).zfill(2)
        result_index+=\'| \'
    return result+\'\\n\'+result_index

equation=sys.argv[1]
result=eval(equation)
if isinstance(result, (float)):
    print "Attention:only base10 is float, others change to int before type"

print "equation:",sys.argv[1]
print ""

print "base2 : ",str(bin(int(result)))
print "base8 : ",str(oct(int(result)))
print "base10: ",str((result))
print "base16: ",str(hex(int(result)))

print ""
print formatBinString(str(bin(int(result))[2:].zfill(32)))

效果

zhuangqiubin@zhuangqiubin-PC:~$ jisuan 10+0x10
equation: 10+0x10

base2 :  0b11010
base8 :  032
base10:  26
base16:  0x1a

bit:   0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 
index: 31| 30| 29| 28| 27| 26| 25| 24| 23| 22| 21| 20| 19| 18| 17| 16| 15| 14| 13| 12| 11| 10| 09| 08| 07| 06| 05| 04| 03| 02| 01| 00|